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曲率的概念及计算公式
1 概念

来源 为了平衡曲线的弯曲程度。

平均曲率

,这个定义描述了AB曲线上的平均弯曲程度。其中
表示曲线段
AB上切线变化的角度,
AB弧长。

例:对于圆,

。所以:圆周的曲率为
,是常数。

而直线上

,所以
,即直线“不弯曲”。

对于一个点,如A点,为精确刻画此点处曲线的弯曲程度,可令

,即定义
,为了方便使用,一般令曲率为正数,即:

2 计算公式的推导:

由于

,所以要推导
ds的表示法,ds称为曲线弧长的微分(T5-28P218

因为

,所以

,同时用
代替

所以

具体表示;

1

时,

2

时,

3

时,
(令

再推导

,因为
,所以
,两边对
x求导,得
,推出

下面将

ds代入
公式中:

,即为曲率的计算公式。

3 曲率半径:

一般称

为曲线在某一点的曲率半径。

几何意义(T5-29)如图为在该点做曲线的法线(在凹的一侧),在法线上取圆心,以ρ为半径做圆,则此圆称为该点处的曲率圆。曲率圆与该点有相同的曲率,切线及一阶、两阶稻树。

应用举例:求

上任一点的曲率及曲率半径(T5-30

解:由于:

所以:


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